JPH08144838A - 内燃機関の失火検出装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正常を表す回転速度変動量の分布と失火を表
す回転速度変動量とが重なるような運転状態であっても
良好に失火が検出できる内燃機関の失火検出装置を提供
すること。 【構成】 回転速度変動量Δω_n の絶対値が第１の失火
除去レベルＥＸＭＦ１より小さければステップ２０２に
進む。ステップ２０２では、回転速度変動量Δω _n の絶
対値と標準偏差σ_n とを比較し、Δω_n の絶対値が標準
偏差σ_n より大きけれはステップ２０３に進み、小さけ
ればステップ２０４に進む。ステップ２０３では今まで
の標準偏差σ_n に所定値αの２倍の値を加算して標準偏
差σ_n を更新する。一方、ステップ２０４では今までの
値σ_n から所定値αを減算してσ_nを更新する。これに
より、正常点火気筒のΔωのみを用いて標準偏差を算出
することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は内燃機関に発生する失火
を検出する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、内燃機関の回転速度の変化量（回
転速度変動量）を求め、この変化量の分布形状から内燃
機関に失火が発生しているか否かを判別する技術が特開
平５−１４９１９１号公報に開示されている。上記公報
に記載の装置によれば、回転速度変動量の分布形状から
失火判定を行うため、綿密な適合を必要とする失火判定
値を作成することなく失火判定を行うことができる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報記載の装置においても、失火を表す回転速度変動量の
分布と正常を表す回転速度変動量の分布とが重なるよう
な内燃機関の運転状態（例えば、高回転，低負荷の運転
状態）では、良好に失火を検出することができなかっ
た。

【０００４】そこで、本発明では、正常を表す回転速度
変動量の分布と、失火を表す回転速度変動量とが重なる
ような運転状態であっても良好に失火が検出できる内燃
機関の失火検出装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】そこで、請求項１に記載
の発明においては、図１２に例示するように、内燃機関
の回転に応じて所定の回転角度毎に回転信号を出力する
回転信号出力手段と、回転信号に基づき、各気筒の膨張
行程における所定回転角度間の回転に要した期間を計測
することにより定まる実測値を求める実測値演算手段
と、膨張行程が連続する２つの気筒の実測値の偏差を求
めることにより第１の変動量を演算する第１の変動量演
算手段と、第１の変動量演算手段で演算された今回の第
１の変動量と、内燃機関のクランク角で７２０度の整数
倍回転前に演算された第１の変動量との偏差を求めるこ
とにより第２の変動量を演算する第２の変動量演算手段
と、正常点火時の第２の変動量の出現頻度分布のばらつ
き度合を示す指数を各気筒別に演算する気筒別指数演算
手段と、気筒別指数演算手段により演算された指数に基
づいて、失火判定値を作成する失火判定値作成手段と、
第２の変動量と気筒別に作成された失火判定値とを比較
することにより、内燃機関に失火が発生しているか否か
を判別する失火判別手段とを備えることを特徴とする内
燃機関の失火検出装置を提供する。

【０００６】また、請求項２では、各気筒のばらつき度
合を示す指数に基づいて失火除去レベルを算出する失火
除去レベル算出手段を備え、気筒別指数演算手段は、絶
対値が失火除去レベルよりも小さい第２の変動量を用い
てばらつき度合を示す指数を各気筒別に演算する手段を
含むことを特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火
検出装置を提供する。

【０００７】また、請求項３では、失火除去レベル算出
手段は、ばらつき度合を示す指数が所定値より大きくな
らないようにガードする指数ガード手段を備え、失火除
去レベルを指数ガード手段にてガードされた指数に基づ
いて算出する手段を含むことを特徴とする請求項２に記
載の内燃機関の失火検出装置を提供する。また、請求項
４では、失火判定値作成手段は、ばらつき度合を示す指
数に所定値を乗じることにより各気筒毎に失火判定値を
作成する手段を含むことを特徴とする請求項１から請求
項３のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置を
提供する。

【０００８】さらに、請求項５では、失火判定値作成手
段は、失火判定値を作成する気筒のばらつき度合を示す
指数が各気筒のばらつき度合を示す指数の平均値より小
さい時は各気筒の指数の平均値に基づいて失火判定値を
作成することを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の
失火検出装置を提供する。さらに、請求項６では、ある
特定気筒に連続的に発生する連続失火を検出する連続失
火検出手段を備えることを特徴とする請求項１から請求
項５のいずれか１つに記載の内燃機関の失火検出装置を
提供する。

【０００９】

【作用】請求項１に記載の装置において、回転信号出力
手段は内燃機関の回転に応じて所定の回転角度毎に回転
信号を出力し、実測値演算手段は回転信号に基づき、各
気筒の膨張行程における所定回転角度間の回転に要した
期間を計測することにより定まる実測値を求める。

【００１０】また、第１の変動量演算手段は膨張行程が
連続する２つの気筒の実測値の偏差を求めることにより
第１の変動量を演算し、第２の変動量演算手段は第１の
変動量演算手段で演算された今回の第１の変動量と、内
燃機関のクランク角で７２０度の整数倍回転前に演算さ
れた第１の変動量との偏差を求めることにより第２の変
動量を演算する。

【００１１】さらに、気筒別指数演算手段は正常点火時
の第２の変動量の出現頻度分布のばらつき度合を示す指
数を各気筒別に演算し、失火判定値作成手段は気筒別指
数演算手段により演算された指数に基づいて失火判定値
を作成する。ここで、正常点火時の第２の変動量とは、
全点火の第２の変動量から失火時の第２の変動量を除い
たものである。

【００１２】そして、失火判別手段は第２の変動量と気
筒別に作成された失火判定値とを比較することにより、
内燃機関に失火が発生しているか否かを判別する。ま
た、請求項２に記載の装置においては、失火除去レベル
算出手段は各気筒のばらつき度合を示す指数に基づいて
失火除去レベルを算出する。そして、気筒別指数演算手
段は、絶対値が失火除去レベルよりも小さい第２の変動
量を用いてばらつき度合を示す指数を各気筒別に演算す
る。

【００１３】さらに、請求項３に記載の装置において
は、失火除去レベル算出手段は、指数ガード手段により
ばらつき度合を示す指数が所定値より大きくならないよ
うにガードし、失火除去レベルを指数ガード手段にてガ
ードされた指数に基づいて算出する。さらに、請求項４
に記載の装置においては、失火判定値作成手段は、ばら
つき度合を示す指数に所定値を乗じることにより気筒毎
に失火判定値を作成する。

【００１４】さらに、請求項５に記載の装置において
は、失火判定値作成手段は、失火判定値を作成する気筒
のばらつき度合を示す指数が各気筒のばらつき度合を示
す指数の平均値より小さい時は各気筒の指数の平均値に
基づいて失火判定値を作成する。さらに、請求項６に記
載の装置においては、連続失火検出手段はある特定気筒
に連続的に発生する連続失火を検出する。

【００１５】

【実施例】以下図面にしたがって、本発明を適用した第
１実施例を説明する。図１は本実施例における失火検出
装置を備えた内燃機関の構成を示す全体構成図である。
図１において、１は内燃機関であり、本実施例ではその
気筒数が４本の内燃機関を用いている。２は図示しない
エアクリーナから導入された吸入空気を内燃機関１内に
導く吸気管である。３は吸気管２内の圧力を検出する吸
気管圧力センサであり、吸気管圧力センサ３から出力さ
れた検出信号は後述する電子制御装置９に入力される。

【００１６】５は図示しない内燃機関１のクランク軸ま
たはカム軸に配設され、所定角度毎に信号を出力する回
転角センサであり、電子制御装置９はこの信号に基づい
て機関回転速度Ｎｅを求める。６はディストリビュータ
７内に内蔵された基準位置センサであり、この基準位置
センサ６は気筒を判別するための信号、詳しくは、例え
ば第１気筒のピストン１３の上死点毎に信号を出力す
る。８は内燃機関１の冷却水路に配設され、冷却水の温
度を検出する水温センサである。

【００１７】電子制御装置（以下、ＥＣＵという）９は
上記各センサおよび図示しない他のセンサの検出結果に
基づいて、インジェクタ１０およびイグナイタ１１等を
制御するための制御信号を出力し、点火系および燃料系
を適切に制御する公知のものである。また、ＥＣＵ９は
実際に演算処理を行うＣＰＵ９ａ、制御プログラムおよ
び演算に必要な制御定数を記憶しておくための読みだし
専用のＲＯＭ９ｂ、上記ＣＰＵ９ａの動作中に演算デー
タを一時記憶するためのＲＡＭ９ｃ、およびＥＣＵ９の
外部からの信号を入出力するためのＩ／Ｏポート９ｄか
ら構成されており、内燃機関１に発生する失火を検出す
るための処理などを実行する。１２はこのＥＣＵ９にお
いて失火が検出された時に、失火発生を運転者等に知ら
せるための警告ランプである。

【００１８】次に本実施例の失火検出の原理について説
明する。まず、図２（ａ）〜（ｃ）を用いて間欠失火時
の失火検出の原理について説明する。図２は、次式にて
算出された４気筒の内燃機関１の気筒別の回転速度変動
量Δωの出現頻度を表したものである。

【００１９】

【数１】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-5 −ω_n-4 ） ここで、ωは各気筒の膨張行程の回転速度を示し、ｎは
気筒番号を表している。ただし、ｎ−１とは点火順序が
ｎ番気筒の１回前の気筒を示すものとしている（よっ
て、ω_n-4 はｎ番気筒の前回検出された回転速度とな
る）。

【００２０】つまり本実施例では、上式によりｎ番気筒
と膨張行程が隣り合う気筒との回転速度の差（第１の変
動量）を求め、さらに今回求めた回転速度差と前回求め
た回転速度差との差から、ｎ番気筒の回転速度変動量Δ
ω_n （第２の変動量）を求めている。よって、正常点火
時の気筒別のΔωの出現頻度分布は、図２（ａ）に示す
ように零点を中心とする正規分布となる。また、所定の
割合で失火が発生している時（以下、間欠失火時とい
う）には、失火発生時の回転速度変動量が大きくなるた
め、図２（ｂ），（ｃ）に示すように、失火による分布
ａ，失火の影響を受けていない正常点火の分布ｂ，及び
失火の影響を受けて回転速度変動量が小さくなる正常点
火の分布ｃの三山分布となる。なお、図２（ｂ）は失火
による分布と失火の影響を受けていない正常点火の分布
とが分離している場合、図２（ｃ）は失火による分布と
失火の影響を受けていない正常点火の分布とが重なって
いる場合のΔωの出現頻度分布である。

【００２１】図２（ａ）において、Δω_a はΔω分布の
（累積）上位１６％の点を示し、σ _a はΔω分布の標準
偏差を示す。これらΔω分布の上位１６％点の値および
標準偏差は、Δω分布のばらつき度合を示す指数に相当
する。また、このΔω分布は正規分布となるためσ_a と
Δω_a との値はほぼ同じになる。図２（ｂ）において
も、失火による分布ａを第１の失火除去レベルＥＸＭＦ
１で、失火の影響を受けてできた分布ｃを第２の失火除
去レベルＥＸＭＦ２で除いた分布、つまり失火の影響を
受けていない正常点火の分布ｂは図２（ａ）と同じ正規
分布となる。図２（ｂ）において、Δω_b は分布ｂの上
位１６％の点を示し、σ_b は分布ｂの標準偏差を示す。
また、この分布ｂは正規分布であるので、Δω_b とσ_b
とはほぼ同じ値となる。さらに、図２（ａ）のΔω分布
と図２（ｂ）のΔω分布ｂとは同じ正規分布のため、標
準偏差の値が等しくなる（Δω_a ＝Δω_b ≒σ_a ＝
σ_b ）。

【００２２】また、この第１の失火除去レベルＥＸＭＦ
１は、各気筒の正常点火分布ｂの標準偏差σの平均値Ｓ
ＧＭに所定値（本実施例では３としている）を乗じて求
められる。この所定値には、正常点火の回転速度変動量
がほとんど含まれる値が与えられる。なお、本実施例で
は、標準偏差を分布ｂの累積上位１６％点から求めてい
るため、第２の失火除去レベルＥＸＭＦ２は求めていな
い。

【００２３】ところで、図２（ｃ）に示すように分布ａ
と分布ｂとが、また、分布ｂと分布ｃとが重なる低負荷
・高回転の運転領域では、第１の失火除去レベルＥＸＭ
Ｆ１と第２の失火除去レベルＥＸＭＦ２とに囲まれた正
常点火範囲に正常点火の回転速度変動量がほとんど含ま
れるように第１，第２の失火除去レベルＥＸＭＦ１，Ｅ
ＸＭＦ２を設定すると、失火時の回転速度変動量および
失火の影響を受けた回転速度変動量の一部がこの範囲内
に含まれてしまう。このため、この気筒の標準偏差が大
きくなり、標準偏差から求まる正常点火範囲が広がって
しまう。正常点火範囲が広くなると、さらに失火時の回
転速度変動量及び失火の影響を受けた回転速度変動量が
正常点火範囲に含まれることになり、標準偏差もより大
きくなる、という現象が生じる。

【００２４】そこで、この低負荷・高回転運転時の失火
気筒の標準偏差および正常点火範囲の発散を防止する必
要が生じる。本実施例では、発散防止しきい値を設定
し、第１の失火除去レベルＥＸＭＦ１を算出するときに
用いる標準偏差の値がこの発散防止しきい値を越える時
には、発散防止しきい値でガードをかけている。これに
より、第１の失火除去レベルＥＸＭＦ１が発散せず、正
常点火範囲も広がらない。よって、標準偏差の発散を防
止することができる。本実施例においては、発散防止し
きい値を全気筒の標準偏差の平均値ＳＧＭに所定値を掛
け合わせて算出している。

【００２５】また、気筒別の間欠失火判定レベルＲＥＦ
Ｉ_n は、このようにして求められた標準偏差σに所定値
（例えば、４）を乗じて求められる。そして、この間欠
失火判定レベルと回転速度変動量とを比較することによ
り、失火が発生しているか否かを判断する。以上のよう
に、低負荷・高回転の運転状態であっても、間欠失火判
定レベルの作成に必要な標準偏差を間欠失火時にもほぼ
正確に算出することができるため、失火も良好に検出す
ることができる。

【００２６】次に、図３（ａ），（ｂ）を用いて連続失
火時の失火検出の原理について説明する。図３は、次式
にて算出された内燃機関１の気筒別の回転速度変動量Δ
ωの出現頻度を表したものである。

【００２７】

【数２】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-3 −ω_n-2 ） 図３に示すように、正常点火時の気筒別の回転速度変動
量Δωの分布も連続失火時の回転速度変動量Δωの分布
も正規分布となり、分布形状からは失火を検出すること
ができない。しかしながら、連続失火時の回転速度変動
量Δωの累積頻度５０％点（正規分布の場合、回転速度
変動量Δωの平均値に等しい）は正常点火時の累積頻度
５０％点よりも大きくなる（失火により回転速度変動量
Δωが大きくなっているため）。そこで、各気筒の回転
速度変動量Δωを平滑化し、それらの大きさを比較する
ことにより、連続失火の発生している気筒を検出するこ
とができる。

【００２８】次に本実施例において、ＥＣＵ９によって
実行される間欠失火検出処理を、図４に示すフローチャ
ートにしたがって説明する。なお、このフローチャート
は所定回転角度毎（本実施例では、３０°ＣＡ（クラン
ク角度）毎）に割り込み処理される。まず、ステップ１
００では前回のこのルーチンの割り込み時刻と今回のこ
のルーチンの割り込み時刻との偏差を求めて、３０°Ｃ
Ａ回転するのに要した時間Ｔ３０_i を算出する。ステッ
プ１０１では、今回の割り込みタイミングが上死点（Ｔ
ＤＣ）であるか否かを判別し、上死点でないなら、ステ
ップ１１２において、Ｔ３０_{n(n=i,i-1,i-2,i-3,i-4)}を
Ｔ３０_{n-1(n=i,i-1,i-2,i-3,i-4)}としてから本ルーチン
を終了する。一方、上死点であれば、ステップ１０２以
降の失火判別処理を実行する。

【００２９】ステップ１０２では、ステップ１０１にて
上死点が検出された気筒の気筒番号ｎを識別する。ステ
ップ１０３では、ステップ１００で算出した３０°ＣＡ
回転するのに要した時間Ｔ３０ｉの過去６回分のデータ
を累積して１８０°ＣＡ回転するのに要した時間Ｔ１８
０ｉを算出する。なお、本実施例では４気筒の内燃機関
であるため１８０°ＣＡ回転するのに要した時間Ｔ１８
０ｉを算出したが、６気筒の内燃機関であれば、例え
ば、ステップ１００において算出した３０°ＣＡ回転す
るのに要した時間Ｔ３０ｉの過去４回分のデータを累積
して１２０°ＣＡ回転するのに要した時間Ｔ１２０ｉを
算出するようにすればよい。

【００３０】ステップ１０４では、１８０°ＣＡ間の平
均回転数ω_n を算出する。詳しくは、ステップ１０３で
求めた時間Ｔ１８０ｉの逆数を求め、平均回転数ω_n と
する。ステップ１０５では次式に基づいて回転速度変動
量Δω_n を算出する。

【００３１】

【数３】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-5 −ω_n-4 ） なお、６気筒内燃機関の場合には、数式２の代わりに次
式に基づいて回転速度変動量Δω_n を算出する。

【００３２】

【数４】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-7 −ω_n-6 ） 次のステップ１０６では今回の気筒の正常点火分の回転
速度変動量Δω_n の分布の累積％点を算出する。この累
積％点の算出方法については後で詳述する。次にステッ
プ１０７に進み失火除去レベル算出処理を実行し、ステ
ップ１０８で判定レベル算出処理を実行する。これらの
処理の詳細も後述する。

【００３３】ステップ１０９では、ステップ１０５で求
められた回転速度変動量Δω_n とステップ１０８で設定
されるこの気筒の間欠失火判定レベルＲＥＦＩ_n とを比
較する。この結果、回転速度変動量Δω_n が間欠失火判
定値ＲＥＦＩ_n より大きいならｎ番気筒が失火している
と判断してステップ１１０に進む。ステップ１１０では
ステップ１０２で識別されたｎ番気筒に対応する仮失火
カウンタＣＭＩＳ_n の値をインクリメントする（ＣＭＩ
Ｓ_n ←ＣＭＩＳ_n ＋１）。

【００３４】ここで仮失火カウンタＣＭＩＳ_n は気筒別
に設定されおり、気筒別に上記仮失火判定において回転
速度変動量Δω_n が間欠失火判定値ＲＥＦＩより大きい
と判定された回数を計数して、この計数結果をＲＡＭ９
ｃに記憶するものである。なお、本実施例では４気筒内
燃機関であるので仮失火カウンタＣＭＩＳ_n は全部で４
つ設定されている。また、ステップ１０９において、ど
の気筒に失火が発生しているかを検知できるので、本失
火判定時に警告ランプ１２の点灯間隔を変えるなどして
失火が発生している気筒がどの気筒であるかも運転者等
に知らせられるようにしてもよい。

【００３５】ステップ１０９において、回転速度変動量
Δωn が間欠失火判定値ＲＥＦＩn以下であるなら、こ
の気筒には失火が発生していないとしてステップ１１０
の処理をスルーしてステップ１１１に進む。ステップ１
１１では、次回の処理に備えて、各気筒の回転速度変動
量を記憶する。本実施例では、今回の検出気筒に対して
何点火前の気筒の回転変動量として覚えていた値を、次
回の検出気筒に対して何点火前の気筒の回転変動量とし
て覚える（ω_{i(i=n,n-1,n-2,n-3,n-4)}→ω
_{i-1(i=n,n-1,n-2,n-3,n-4)}）。ここで、６気筒の内燃機
関の場合は、６点火前までの気筒の回転変動量を同様の
手順で更新する。

【００３６】次に、図４のステップ１０６にて実行され
るΔω分布累積％点を求める処理を、図５に示すフロー
チャートにしたがって説明する。まずステップ２０１で
は、正常点火時のΔω分布から標準偏差σ_n を求めるた
めに、今回の気筒の回転速度変動量Δω_n と第１の失火
除去レベルＥＸＭＦ１とを比較する。なお、正常点火時
のΔω分布とは、全点火時のΔω分布から失火時のΔω
分布を除いた分布のことである。この結果、回転速度変
動量Δωの絶対値が第１の失火除去レベルＥＸＭＦ１よ
り小さければステップ２０２に進み、大きければ本ルー
チンを終了する。

【００３７】ステップ２０２では、回転速度変動量Δω
_n の絶対値と標準偏差σ_n とを比較し、Δω_n の絶対値
が標準偏差σ_n より大きけれはステップ２０３に進み、
小さければステップ２０４に進む。ステップ２０３では
今までの標準偏差σ_n に所定値αの２倍の値を加算して
標準偏差σ_n を更新する。一方、ステップ２０４では今
までの値σ_n から所定値αを減算してσ_n を更新する。
これにより、新たに更新されたσ_n をｎ番気筒の回転速
度変動量Δω_n の分布上位１６％点に落ち着かせること
ができる。次に、ステップ２０５へ進み、今回求めた標
準偏差を次式により平滑化する。

【００３８】

【数５】σ’_n ←（７×σ’_n ＋σ_n ）／８ 以上の処理が終わると、本ルーチンを終了し、図４のス
テップ１０７へ進む。この図５に示す処理を実行するこ
とにより、第１，第２の失火除去レベルの中にある回転
速度変動量（第２の変動量）を用いて各気筒の標準偏差
を求めることができる。この求まった標準偏差は先に述
べたように失火気筒，正常気筒共にほぼ同じ値となる。

【００３９】次に図４のステップ１０７にて実行される
失火除去レベル算出処理を、図６に示すフローチャート
にしたがって説明する。まず、ステップ２０６におい
て、図５のステップ２０５にて求めた平滑化した標準偏
差σ’_n と全気筒のσ’_n の平均値ＳＧＭに所定値ａを
乗じた値（発散防止しきい値）とを比較する。σ’_n の
方がａ×ＳＭＧより大きい時にはステップ２０７に進
み、σ’_n の値をａ×ＳＭＧとする。ステップ２０６，
ステップ２０７の処理により間欠失火が発生した気筒の
標準偏差が発散する現象を防止することができる。次の
ステップ２０８では、次式により全気筒の標準偏差の平
均値ＳＧＭを更新する。

【００４０】

【数６】ＳＭＧ←（７×ＳＭＧ＋σ’_n ）／８ そして、ステップ２０９にて、ステップ２０８で算出し
たＳＭＧに所定値ｂを乗じて第１の失火除去レベルＥＸ
ＭＦ１を求め、本処理を終了し、図４のステップ１０８
に進む。なお、ここで所定値ｂとは、第１の失火除去レ
ベルＥＸＭＦ１より回転速度変動量が小さい領域が正常
点火のΔω分布を含むように設定されるものであり、本
実施例では３としている。

【００４１】この図６に示す処理では、各気筒の標準偏
差の平均値を用いて第１の失火除去レベルを算出してい
る。よって、ある気筒に失火が発生しても、図５の処理
によりその気筒の標準偏差を求める時に、この第１の失
火除去レベルを越える回転速度変動量は考慮されないた
め、たとえ正常点火の回転速度変動量の分布と失火気筒
の分布とが重なってもこの失火気筒の標準偏差が発散す
ることを防止することができる。

【００４２】次に図４のステップ１０８にて実行される
失火除去レベル算出処理を、図７に示すフローチャート
にしたがって説明する。本処理が実行されると、まずス
テップ２１０にて図５のステップ２０５で算出したσ’
_n と図６のステップ２０８で算出した標準偏差平均値Ｓ
ＧＭとを比較する。ここで、標準偏差σ’_n ＜標準偏差
平均値ＳＧＭのときにはステップ２１１に進み、標準偏
差平均値ＳＧＭを判定レベルの作成に利用する標準偏差
σ’_n とする。これは、σ’_n が小さい場合に、失火判
定レベルが小さくなり誤検出するのを防止するためであ
る。そして、ステップ２１２に進む。また、標準偏差
σ’ _n ≧標準偏差平均値ＳＧＭのときには、そのままス
テップ２１２に進む。

【００４３】ステップ２１２では、標準偏差σ’_n に所
定値ｕを乗算して間欠失火判定レベルＲＥＦＩ_n とす
る。ここで、所定値ｕとしては、誤検出を防止するため
に、３〜４程度の値とする。この処理が終了すると、本
ルーチンを抜けて図４のステップ１０９に進む。この図
７の処理では、正規分布となる正常点火時の回転速度変
動量の出現頻度分布の標準偏差を用いて間欠失火判定レ
ベルを作成しているので、最適な失火判定レベルを容易
に作成することができる。

【００４４】以上の処理により、内燃機関に発生する間
欠失火を良好に検出することができる。次に、本実施例
により実行される連続失火検出処理について図８に示す
フローチャートにしたがって説明する。なお、この処理
は所定角度毎（例えば、３０°ＣＡ）毎の角度割り込み
にて実行される。

【００４５】本処理が実行されると、ステップ３０１か
らステップ３０４およびステップ３０９にて、図４のス
テップ１００からステップ１０４およびステップ１１２
と同様の処理が実行される（ここでは説明を省略す
る）。ステップ３０５では次式に基づいて回転速度変動
量Δω_n を算出する。

【００４６】

【数７】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-3 −ω_n-2 ） なお、本実施例では４気筒内燃機関を例に説明している
ため、上式より回転速度変動量Δω_n を算出している
が、たとえば６気筒内燃機関の場合は次式により回転速
度変動量Δω_n を求めればよい。

【００４７】

【数８】 Δω_n ＝（ω_n-1 −ω_n ）−（ω_n-4 −ω_n-3 ） 次にステップ３０６に進み、回転速度変動量Δω_n を次
式により平滑化し、変動量なまし値ｄΔω_n を算出す
る。

【００４８】

【数９】 ｄω_n ＝（（ｋ−１）×ｄω_n-4 ＋Δω_n ）／ｋ ここで、ｄω_n-4 はｎ番気筒の前回のなまし値である
（４気筒内燃機関であるため）。また、定数ｋの値は本
実施例では８とする。なお、この定数ｋの値は、コンピ
ュータの処理上、２ⁿ となる値を設定するのが好まし
い。このように、回転速度変動量を平滑化することによ
り、図１１に示す特性が得られる。

【００４９】図１１（ａ）は正常時、（ｂ）は特定気筒
連続失火時の回転速度変動量を示す。図１１（ｂ）に示
すように回転速度変動量を平滑化することにより、正常
気筒と連続失火気筒との回転速度変動量を分離すること
ができ、ステップ３０７−１，ステップ３０７−２に示
す処理により容易に失火を検出することができる。ステ
ップ３０７−１では、ステップ３０６で求めたｄω_n と
連続失火失火判定レベルＣＲＥＦ_n とを比較し、ｄω_n
の方が大きければステップ３０７−２に進み、今回の気
筒に対応する失火カウンタＣＭＩＳ_n をインクリメント
する。このＣＭＩＳ_n の値は図９に示す失火検出処理に
て用いられる。

【００５０】ステップ３０７−１にて、ｄω_n が小さけ
ればステップ３０８に進む。ステップ３０８では、ω
_{i(i=n,n-1,n-2)}をω_{i-1(i=n,n-1,n-2)}とし、さらにｄω
_{i(i=n, n-1,n-2,n-3)}をｄω_{i-1(i=n,n-1,n-2,n-3)}とし
て、本処理を終了する。以上の処理を実行することによ
り、本実施例では連続失火を検出する。次に、最終的に
内燃機関に失火が発生してるか否かを判断する処理を図
９に示すフローチャートにしたがって説明する。なお、
この処理は所定角度（例えば、３０°ＣＡ）毎の角度割
り込みにて実行される。

【００５１】本処理が実行されると、まず、ステップ４
０１において、今回の割り込みタイミングがいずれかの
気筒の上死点（ＴＤＣ）であるか否かを判別する。今回
の割り込みタイミングがＴＤＣでなければ本ルーチンを
終了する。ＴＤＣタイミングであれば、ステップ４０２
に進む。ステップ４０２では、判定カウンタＣＯＵＮＴ
の値をインクリメントする。そして、ステップ４０３に
おいて、ＣＯＵＮＴの値が所定値ｋ₁ より大きいかを判
別する。ここで、否定判断されると本処理を終了する。
肯定判断されると、以下の失火検出ルーチンに進む。

【００５２】ステップ４０４では、図４のステップ１１
７および図８の３０７でカウントされる各気筒のＣＭＩ
Ｓの合計値ΣＣＭＩＳを演算する。そして、ステップ４
０５では、このΣＣＭＩＳが所定値ｍ₁ より大きいかを
判定する。ここで、肯定判断されると、失火が発生して
いるとして、ステップ４０６にて失火フラグＭＦを１と
してステップ４０８に進む。また、ステップ４０５にお
いて否定判断されると、失火が発生していないものとし
てステップ４０７に進む。ステップ４０７では失火フラ
グＭＦを０としてステップ４０８に進む。そして、ステ
ップ４０８において判定カウンタＣＯＵＮＴの値をクリ
アし、さらにステップ４０９において各気筒のＣＭＩＳ
_{n (n=1,2,3,4)} の値をクリアして、本処理を終了する。

【００５３】さらに、ＥＣＵは失火フラグＭＦが１のと
きには、警報ランプを点灯する、フェイルセーフを実行
する等の処理を行う。なお、本実施例においては、１つ
の気筒でも失火していれば機関に失火が発生していると
のみ判断するようにしているが、各気筒毎に失火してい
るか否かを検出し、失火気筒番号を記憶しておくように
してもよい。

【００５４】第１実施例において、回転角センサ５，基
準位置センサ６が回転信号出力手段に、図４のステップ
１０３が実測値演算手段に、図４のステップ１０５にて
連続気筒の平均回転速度差を算出する処理が第１の変動
量演算手段に、図４のステップ１０５にて回転速度変動
量Δωを算出する処理が第２の変動量算出手段に、図５
のステップ２０１からステップ２０４が気筒別指数演算
手段に、図７のステップ２１０，ステップ２１１，ステ
ップ２１２が気筒別失火判定値作成手段に、図４のステ
ップ１０９が失火判別手段にそれぞれ相当し、機能す
る。

【００５５】また、図６のステップ２０９が失火除去レ
ベル算出手段に、図６のステップ２０６，ステップ２０
７が指数ガード手段に、図８に示す処理が連続失火検出
手段にそれぞれ相当し、機能する。次に、図１０にした
がって、連続失火検出の第２実施例を説明する。第２実
施例では、第１実施例において、図８のステップ３０７
−１，３０７−２にて実行していた連続失火検出処理を
図１０に示す処理を実行することにより行うものであ
る。

【００５６】第２実施例では、図８のステップ３０６の
処理が終了すると、図１０のステップ５０１に進み、図
８のステップ３０６で算出された変動量なまし値ｄω_n
が今までに算出された変動量なまし値の最大値（ｄω）
_max より大きいかを判定する。ここで、肯定判断される
と、ステップ５０２に進む。ステップ５０２では、今回
算出された変動量なまし値を新たに変動量なまし値の最
大値（ｄω）_max とし、ステップ５０３に進む。ステッ
プ５０１にて否定判断されると、そのままステップ５０
３に進む。ステップ５０３では今回算出された変動量な
まし値ｄω_n が今までに算出された変動量なまし値の最
小値（ｄω）_min より小さいかを判定する。ここで、肯
定されるとステップ５０４に進む。ステップ５０４で
は、今回算出された変動量なまし値を新たに変動量なま
し値の最小値（ｄω）_min とし、ステップ５０５に進
む。ステップ５０３にて否定判断された時にはそのまま
ステップ５０５に進む。ステップ５０５では次式より最
大最小偏差ｄ² ωを求める。

【００５７】

【数１０】ｄ² ω＝（ｄω）_max −（ｄω）_min そして、次のステップ５０６において、最大最小偏差ｄ
² ωが連続失火判定レベルＶ_REF1より大きいかを判定す
る。ここで、肯定判断されると、連続失火が発生してい
ると判断してステップ５０９に進む。ステップ５０９で
は今回失火検出処理を行った気筒に失火が発生したとし
て、失火気筒メモリＣＭＦ１に気筒インデックス番号を
記憶させる。そして、ステップ５１１に進み、失火判別
フラグＸＭＦを１としてステップ５１２に進む。

【００５８】また、ステップ５０６で否定判断されたと
きには、ステップ５０７に進む。ステップ５０７では、
最大最小偏差ｄ² ωが連続失火判定レベルＶ_REF2より大
きいかを判定する。ここで、肯定判断されると、複数気
筒が失火しているものとして、ステップ５１０に進む。
ステップ５１０では複数気筒失火判別フラグＸＭＦ２を
１とする。これらステップ５０７，ステップ５１０の処
理により、複数気筒の失火も検出することができる。そ
して、ステップ５１１に進み失火判別フラグＸＭＦを１
として、ステップ５１２に進む。

【００５９】ステップ５０７にて、否定判断された時に
は、失火が発生していないものとしてステップ５０８に
進み、失火判別フラグＸＭＦ、および、複数気筒失火判
別フラグＸＭＦ２を０としてステップ５１２に進む。ス
テップ５１２では、今回の割り込みタイミングが＃１気
筒の割り込みタイミングであるかを判別する。ここで否
定判断されると、そのまま本処理を終了する。また、肯
定判断されるとステップ５１３，ステップ５１４にて、
変動量なまし値ｄω_n の最大値（ｄω）_max と最小値
（ｄω）_min との値をリセットし、本処理を終了し、図
８のステップ３０８に進む。

【００６０】ステップ３０８では、ω_{i(i=n,n-1,n-2)}を
ω_{i-1(i=n,n-1,n-2)}とし、さらにｄω
_{i(i=n,n-1,n-2,n-3)}をｄω_{i-1(i=n,n-1,n-2,n-3)}とし
て、本処理を終了する。以上の処理を実行することによ
り、連続失火を検出することができ、さらに、本実施例
ではどの気筒に連続失火が発生しているかを判定するこ
とができる。図１１（ａ）は正常点火時の回転速度変動
量を平滑化した特性図であり、図１１（ｂ）は所定気筒
に連続的に失火が発生した時の特性図である。

【００６１】図１１（ａ）に示すように、正常点火時は
ｄω_n の最大値（ｄω）_max と最小値（ｄω）_min との
間に大きく差が生じる。このため、上記実施例のよう
に、数式７により算出されたｄ² ωを連続失火判定レベ
ルＶ_REF1と比較することにより、容易に失火を検出する
ことができる。以上に述べた第２実施例においては、図
１０に示す処理が連続失火検出手段に相当し、機能す
る。

【００６２】なお、本実施例では、間欠失火判定レベル
の算出時に気筒別の標準偏差σ’_nを用いているが、失
火除去レベル算出時に求められる標準偏差の平均値ＳＧ
Ｍをそのまま全気筒共通で用いて間欠失火判定レベルを
作成してもよい。

【００６３】

【発明の効果】以上述べたように、請求項１に記載の装
置においては、今回の第１の変動量と、内燃機関のクラ
ンク角で７２０度の整数倍回転前に演算された第１の変
動量との偏差から第２の変動量を演算し、さらに、正常
点火時の第２の変動量を用いて第２の変動量のばらつき
度合を示す指数を算出している。よって、間欠失火気筒
と正常点火気筒とのばらつき度合を示す指数がほぼ同じ
値となり、高回転・低負荷運転時に失火時の回転変動量
と正常点火時の回転変動量との分布が重なる時にも、正
常点火気筒のばらつき度合を示す指数を用いて間欠失火
発生気筒の失火判定レベルを作成することができ、失火
検出も良好に行うことができる。なお、この失火判定レ
ベルは、例えば、請求項４に記載のようにばらつき度合
を示す指数に所定値を乗じることにより各気筒毎に求め
るようにすればよい。

【００６４】また、請求項２に記載の装置においては、
絶対値が失火除去レベルよりも小さい第２の変動量を用
いてばらつき度合を示す指数を各気筒別に演算すること
により、正常点火時の第２の変動量のみを用いてばらつ
き度合を示す指数を算出できるようにしている。また、
請求項３に記載の装置においては、失火除去レベルを作
成する時に用いるばらつき度合を示す指数を所定値より
も大きくならないようにしている。これにより、高回転
・低負荷時に間欠失火が発生たときに失火除去レベルが
発散する現象を防止することができる。

【００６５】さらに、請求項５に記載の装置において
は、失火判定値を作成する気筒のばらつき度合を示す指
数が各気筒のばらつき度合を示す指数の平均値より小さ
い時は各気筒の指数の平均値に基づいて失火判定値を作
成している。よって、ばらつき度合を示す指数が相対的
に小さくなっても、この指数から算出される失火判定レ
ベルが小さくなることを防止することができ、失火誤検
出を防止することができる。

【００６６】さらに、請求項６に記載の装置において
は、新たに連続失火を検出する失火検出手段を設けるこ
とにより、所定の割合で発生する間欠失火と連続失火と
の両方の失火を確実に検出することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用した第１実施例に用いる内燃機関
の全体構成図である。

【図２】（ａ）〜（ｃ）は第１実施例にて間欠失火を検
出する方法を説明するための説明図である。

【図３】（ａ），（ｂ）は第１，第２実施例にて連続失
火を検出する方法を説明するための説明図である。

【図４】第１実施例にて実行される間欠失火検出処理の
フローチャートである。

【図５】第１実施例にて実行される間欠失火検出処理の
フローチャートである。

【図６】第１実施例にて実行される間欠失火検出処理の
フローチャートである。

【図７】第１実施例にて実行される間欠失火検出処理の
フローチャートである。

【図８】第１実施例にて実行される連続失火検出処理の
フローチャートである。

【図９】第１実施例にて実行される失火検出処理のフロ
ーチャートである。

【図１０】 第２実施例にて実行される連続失火検出処
理のフローチャートである。

【図１１】（ａ），（ｂ）は第１，第２実施例にて連続
失火を検出する方法を説明するためのタイムチャートで
ある。

【図１２】本発明の構成要件を示す構成図である。

【符号の説明】

１ 内燃機関 ５ 回転角センサ ６ 基準位置センサ ９ ＥＣＵ

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 内燃機関の回転に応じて所定の回転角度
   毎に回転信号を出力する回転信号出力手段と、 前記回転信号に基づき、各気筒の膨張行程における所定
   回転角度間の回転に要した期間を計測することにより定
   まる実測値を求める実測値演算手段と、 前記膨張行程が連続する２つの気筒の前記実測値の偏差
   を求めることにより第１の変動量を演算する第１の変動
   量演算手段と、 前記第１の変動量演算手段で演算された今回の前記第１
   の変動量と、前記内燃機関のクランク角で７２０度の整
   数倍回転前に演算された前記第１の変動量との偏差を求
   めることにより第２の変動量を演算する第２の変動量演
   算手段と、 正常点火時の前記第２の変動量の出現頻度分布のばらつ
   き度合を示す指数を各気筒別に演算する気筒別指数演算
   手段と、 前記気筒別指数演算手段により演算された指数に基づい
   て、失火判定値を作成する失火判定値作成手段と、 前記第２の変動量と気筒別に作成された前記失火判定値
   とを比較することにより、前記内燃機関に失火が発生し
   ているか否かを判別する失火判別手段とを備えることを
   特徴とする内燃機関の失火検出装置。
2. 【請求項２】 各気筒のばらつき度合を示す指数に基づ
   いて失火除去レベルを算出する失火除去レベル算出手段
   を備え、 前記気筒別指数演算手段は、絶対値が前記失火除去レベ
   ルよりも小さい前記第２の変動量を用いて前記ばらつき
   度合を示す指数を各気筒別に演算する手段を含むことを
   特徴とする請求項１に記載の内燃機関の失火検出装置。
3. 【請求項３】 前記失火除去レベル算出手段は、前記ば
   らつき度合を示す指数が所定値より大きくならないよう
   にガードする指数ガード手段を備え、前記失火除去レベ
   ルを前記指数ガード手段にてガードされた指数に基づい
   て算出する手段を含むことを特徴とする請求項２に記載
   の内燃機関の失火検出装置。
4. 【請求項４】 前記失火判定値作成手段は、前記ばらつ
   き度合を示す指数に所定値を乗じることにより各気筒毎
   に失火判定値を作成する手段を含むことを特徴とする請
   求項１から請求項３のいずれか１つに記載の内燃機関の
   失火検出装置。
5. 【請求項５】 前記失火判定値作成手段は、失火判定値
   を作成する気筒の前記ばらつき度合を示す指数が各気筒
   のばらつき度合を示す指数の平均値より小さい時は前記
   各気筒の指数の平均値に基づいて失火判定値を作成する
   ことを特徴とする請求項４に記載の内燃機関の失火検出
   装置。
6. 【請求項６】 ある特定気筒に連続的に発生する連続失
   火を検出する連続失火検出手段を備えることを特徴とす
   る請求項１から請求項５のいずれか１つに記載の内燃機
   関の失火検出装置。